高速公路隧道供配電系統(tǒng)設計中存在的問題

張濟洲（陜西高速交通工貿有限公司，陜西 西安 710000）

0 引 言

目前，隨著高速公路工程建設范圍不斷擴大，在部分山嶺高原地區(qū)需要修建隧道工程，這對公路隧道供配電系統(tǒng)的設計工作提出了較多建設要求。所以，相關部門需要對設計工作中常見的問題進行分析，制定有效的應對措施，更好地完善設計活動，優(yōu)化系統(tǒng)工作質量，確保社會交通的通行安全。

1 高速公路隧道供配電系統(tǒng)方案設計原則

設計隧道供配電方案時，需要分析施工現(xiàn)狀。設計活動需要確保施工項目的安全可靠性、節(jié)能環(huán)保性等要求。

1.1 遵循標準性的原則

選取的各類設備材料能夠全面適應國家行業(yè)的基本標準。實際建設中，需要優(yōu)先選用經(jīng)濟節(jié)能的設計材料，通過對技術展開全面評估后進行應用。目前，設計高速公路隧道供配電系統(tǒng)方案時，為了全面提升供配電的可靠性，需要對供電中斷后造成的損失情況進行探析，可以對供配電系統(tǒng)中各個設備負荷等級進行劃分。

1.2 遵循照明設計原則

隧道嚴重負荷主要有應急照明設備、監(jiān)控設備、報警裝置和通風設備等。隧道一級負荷主要有消防水泵、排煙設備和常見的照明設備。隧道二級負荷主要有射流風機、加強照明設備等。管理工作中，還需編制完善的規(guī)劃方案，建立現(xiàn)代化的管理與控制體系，嚴格劃分管理內容，在多元化管理方式的支持下，更好地進行規(guī)劃改革。

2 高速公路隧道供配電系統(tǒng)設計問題分析

2.1 變壓器容量選擇問題

目前，設計高速公路隧道供配電系統(tǒng)時，正常情況下對變壓器容量進行選取，是將隧道變壓所中獲取的相關負荷數(shù)進行統(tǒng)計，通過各個變壓器承擔相應的負荷。如果兩部分中一個變壓器發(fā)生故障，另外一臺變壓器將會承擔相應負荷數(shù)。此類選擇形式在實際應用過程中存在較多問題。當前，高速公路隧道中產(chǎn)生用電的基礎設備主要是照明設備和通風設備。針對通風設備的設計，需要采取分階段設計。如果一段時間內社會交通通車量較少，那么通風設備的電力負荷會降低。隨著社會交通量的不斷提升，電力負荷也會適度提高。由于交通總量的差異將會使得通風電力造成較大的損失值，所以針對社會交通總量較少的情況下選取交通量較高階段的變壓器會導致資源浪費問題的出現(xiàn)。此外，各個變壓器在實際應用過程中存在諸多問題。在變壓力選取過程中，需要分析用電總負荷數(shù)，選取適用程度較低、高耗能的變壓器，避免發(fā)生高損耗等問題[1]。在用電負荷設計工作中，沒有開展針對性的分析與研究工作，經(jīng)常會出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。究其原因，主要在于設計人員沒有合理設置隧道變壓器的負債率，誘發(fā)了嚴重的電力資源浪費問題。

2.2 低壓配電電纜的設計問題

系統(tǒng)設計工作中，沒有結合當前的系統(tǒng)運行特點與要求等針對低壓配電電纜進行科學合理的設計與開發(fā)，經(jīng)常會受到各方面因素的影響出現(xiàn)電纜的運行問題。由于隧道之內的電纜供電距離很長，運行中會按照壓降的特點選擇電纜截面。但是，未能明確電纜截面的具體要求，很容易引發(fā)電力資源浪費的問題。同時，在選擇電纜材料時，未能針對質量進行嚴格管理與維護，受傳統(tǒng)運營觀念的影響，無法針對變電位置進行嚴格處理，誘發(fā)電纜工程造價過高等問題。設計人員在工作中忽視低壓配電電纜的有功損耗分析與無功損耗分析，導致運營中出現(xiàn)很多額外的電費開支，不利于企業(yè)的良好發(fā)展與管理。

2.3 變壓器保護裝置問題

現(xiàn)階段，高速公路隧道供配電系統(tǒng)設計過程中，多通過斷路器對變壓器采取保護性措施，致使負荷開關加熔器的應用次數(shù)較低。相關設計部門從設計過程中將負荷開關加熔器與斷路器進行比較，實際保護效果較差。但是，當前在完善的供配電機制中，電力負荷情況可以在人為操作基礎上通過開關進行切換，會降低電力短路發(fā)生的基本概率。需要說明的是，斷路器自身設計結構較為復雜，制作成本較高。

3 高速公路隧道供配電系統(tǒng)設計措施

3.1 變壓器保護裝置的選擇

當前針對變壓器基本保護裝置，不同的設備能夠起到不同的保護作用。相關人員需要結合當?shù)馗咚俟匪淼拦こ虒嶋H建設情況，有針對性地選取相應地設備。根據(jù)供電機制基本設計要求，在對變壓器容量進行選取時，需要選用高壓熔斷器進行保護。負荷開關加熔器運行機制主要是提高保護性能和控制性能，通過負荷開關調整各項負荷功能。斷路器裝置大多存在于繼電保護中。從當前實踐工作可以看出，設備中各項故障排除時間較短，能夠對變壓器起到有效的保護作用[2]。

3.2 變壓器的用電負荷管理

目前可以選取交通量較低階段的電力負荷作為基礎變壓器，并且添置不同變壓器來更好地適應不同時期交通量變化過程中的供電需求。在實際選取過程中，變壓器需要能夠承載不同電力負荷基本要求，確保變壓器額負載率在0.6～0.8。這樣能夠全面提升變壓器地實際應用效率，確保供電穩(wěn)定性，達到經(jīng)濟性和安全性的基本發(fā)展目標。

3.3 高速公路隧道應急電源配置操作

從當前高速公路隧道工程基本建設現(xiàn)狀來看，需要結合社會交通運行的基本要求裝配應急電源，有效解決各類突發(fā)事故下各項保障性、監(jiān)控性應急措施的有效運行。目前，公路隧道照明監(jiān)控設備在緊急情況下具有重要作用，能夠輸出更多應急電源。所以，當前相關部門需要分析應急電源選取過程中的相關問題，探析應急情況下電力負荷情況、電源基本特點等組成要素，確保電源輸出的安全性和經(jīng)濟性。

針對應急電源自身種類的不同，設計安裝過程中需要確保安全性和穩(wěn)定性。在公路隧道工程正常的情況下，可以結合常見和危害性較大的事故設計應急電源輸出形式，可以設置不同形式的組合電源開展應急操作。如果應急電源源于電網(wǎng)獨立電源，在實際供電過程中需要從外部接入獨立電源，通過不同電路確保電源持續(xù)供電，從而有效補充供電容量[3]。

3.4 選取失壓脫扣裝置

設計公路隧道供配電系統(tǒng)時，相關設計人員需要根據(jù)低壓斷路器實際運行形態(tài)選取相應的失壓脫扣裝置。要全面提升隧道工程供電效率，需要確保應急電源能夠獲取有效的電力負荷供應。當室內電力負荷保持穩(wěn)定值時，如果在供配電機制中沒有設置相關自動設備，需要采取人工合閘操作措施，使輸配電系統(tǒng)穩(wěn)定運行。此外，失壓脫扣在長時間運行過程中會造成相應的電力資源浪費。不同時間段由于空氣等外部因素的綜合影響，將會使得失壓脫扣問題發(fā)生幾率持續(xù)上升。針對此類情況，在對低壓配電系統(tǒng)進行設計時，不需要選用失壓脫扣裝置，可以選取分母線配置電力資源。這樣能夠切斷非重要電力母線斷路器，使電源能夠保持穩(wěn)定的供電輸出。

3.5 科學選擇電纜截面

在選擇電纜截面的過程中，應樹立正確的觀念，將供配電設計作為基礎，轉變傳統(tǒng)的技術方式與方法，按照允許發(fā)熱條件開展分析與設計工作，并實現(xiàn)截流量的多元化分析，在靈敏度校驗工作完成后，更好地進行研究與管理，提升供配電系統(tǒng)管理工作地質量與水平。

應遵循綜合經(jīng)濟最小原則開展管理工作。在選擇電纜截面時，可以根據(jù)經(jīng)濟電流最小的方式進行處理，建立經(jīng)濟性的分析系統(tǒng)與模式?？梢栽趬勖趦葘ν顿Y費用與導體損耗費用等進行嚴格管理，將二者之間的總和控制在最小范圍，選擇適用性的截面進行管理。對于隧道低壓供配電電纜，在選擇截面的時候，應進行經(jīng)濟分析與探索，制定完善的管理與控制機制，提升整體管理工作效果。為了確保隧道用電工作質量，設計人員需結合電壓壓降情況選擇截面。在低壓供電運輸中，實現(xiàn)遠距離電能損耗的控制。尋找平衡點后，了解配電回路壓降數(shù)據(jù)信息，正確減少初期費用與運營費用的投入量。日常工作中，應創(chuàng)建電纜截面的綜合分析與設計系統(tǒng)，除了對初始投資數(shù)據(jù)進行科學計算外，還需全面了解電纜的導體損耗費用特點，將二者之間的總和控制在合理范圍內，形成經(jīng)濟性的改良模式。

遵循多元化的分析原則。隧道低壓供配電系統(tǒng)運行中應遵循多元化的分析原則開展電纜截面的分析與管理工作，在研究中及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，采取科學合理的措施解決問題。在綜合分析與研究的情況下，編制完善的計劃方案與內容，創(chuàng)新整體管理與維護方式，在科學研究的背景下，更好地開展電纜截面的探討活動，促進低壓供配電系統(tǒng)良好運行與結合。

4 結 論

現(xiàn)階段，高速公路隧道供配電系統(tǒng)對確保高速公路隧道工程的穩(wěn)定運行與發(fā)展具有重要意義。在高速公路隧道工程建設過程中，需要全面發(fā)揮供配電系統(tǒng)的應用價值。針對各項實際情況采取應對措施，確保供配電系統(tǒng)符合設計要求，根據(jù)實際施工情況選取設備材料，全面提升供配電系統(tǒng)設計的科學性、安全性和經(jīng)濟性。

在全面分析上述幾種隧道低壓供配電系統(tǒng)設計方式后，應將其充分落實在實際工作中，結合電纜截面選擇內容、照明配置選擇內容進行綜合化分析，并根據(jù)當前的供配電系統(tǒng)改善要求進行合理分析與探索。通常，在選擇電力變壓器容量時，應結合負載特點與具體情況進行科學合理的分析與管控，總結經(jīng)驗，并形成現(xiàn)代化的管控機制與模式。在新時期發(fā)展背景下，要提升隧道低壓供配電系統(tǒng)的運行質量與水平，加大整體管理工作力度，在嚴格管理與協(xié)調的基礎上，全面提升系統(tǒng)的運行質量與水平，延長供配電系統(tǒng)的使用壽命，以便促進隧道內部的供配電系統(tǒng)良好運行。

[1] 盧 彬.高速公路隧道供配電系統(tǒng)設計中存在的問題分析[J].城市建設理論研究（電子版），2014，（35）：1958.

[2] 韓 芳，王紅梅，韓紅生，等.高速公路遂道供配電監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].微處理機，2014，（4）：47-49.

[3] 王有為.高速公路隧道電力監(jiān)控系統(tǒng)設計與施工分析——以甘肅省武罐高速公路為例[J].甘肅科技，2013，29（7）：98-99.